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昆士兰大学余承忠教授与南京大学甄叙教授Biomaterials:改善癌症免疫治疗的金属框架纳米免疫调控剂

化学与材料科学 化学与材料科学 2022-08-30

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肿瘤细胞免疫原性死亡是一种高效激活免疫系统、提高免疫原性的癌症免疫疗法。该过程通过诱导肿瘤细胞表达损伤相关模式分子,进而帮助免疫系统识别并攻击肿瘤细胞。扩增损伤相关模式分子信号有望提高癌症免疫疗效,但该方法难以在免疫抑制性肿瘤微环境中激发高效持久的免疫应答。例如,磷脂酰丝氨酸是导致免疫抑制的原因之一,其在肿瘤细胞表面外翻可促进细胞免疫耐受,抑制系统免疫活化。因此,在扩增损伤相关模式分子信号的同时,从源头上抑制癌细胞磷脂酰丝氨酸外翻,有望调节免疫抑制肿瘤微环境,改善肿瘤免疫疗效。


近日,昆士兰大学余承忠教授团队与南京大学甄叙教授团队在Biomaterials IF: 12.48)上发表了题为“Immune-regulating Bimetallic Metal-organic Framework Nanoparticles Designed for Cancer Immunotherapy”的论文。本论文开发了一种基于MOF-5框架材料纳米颗粒的锌、钆双金属纳米免疫调控剂,其酸度响应的分解及离子释放特性可实现向细胞内高效输送锌、钆离子。其中,锌离子胞内过载促使线粒体功能失调、触发内质网应激,从而诱发肿瘤细胞免疫原性死亡;同时,钆离子与钙离子产生竞争性结合,从而抑制磷脂丝氨酸外翻酶激活、降低磷脂丝氨酸外翻。该金属框架纳米免疫调节剂可与免疫检查点抑制剂PD-L1联用,在荷瘤小鼠体内高效激活免疫反应并抑制肿瘤生长。该工作为如何将MOF材料设计用作免疫调节剂,进而改善癌症免疫治疗提出了一种新思路。

 


示意图1:锌、钆双金属MOF纳米材料对癌细胞免疫原性死亡与磷脂丝氨酸外翻的调控机制

 

 


图1:双锌、钆双金属MOF纳米免疫调节剂的材料表征。

 


图2:锌、钆双金属MOF纳米免疫调节剂中锌离子胞内过载引发线粒体功能失衡、内质网应激及胞质钙离子浓度激增,从而诱发细胞免疫原性死亡并释放损伤相关分子模式。

 


图3:锌、钆双金属MOF纳米免疫调节剂中钆离子通过与钙离子竞争结合磷脂丝氨酸外翻酶TMEM 16F,抑制磷脂丝氨酸外翻。

 


图4:锌、钆双金属MOF纳米免疫调节剂预处理过后的乳腺癌细胞作为癌症疫苗,激活小鼠体内的肿瘤特异性免疫反应。

 


图5:锌、钆双金属MOF纳米免疫调节剂与免疫检查点抑制PD-L1联用,在荷瘤小鼠体内高效激活免疫反应并抑制肿瘤生长。

 

论文第一作者为昆士兰大学博士生代赞,论文通讯作者为昆士兰大学余承忠教授和南京大学甄叙教授。昆士兰大学为论文第一完成单位,该研究得到Australian Research Council,上海市科学技术基金、国家自然科学基金的资助支持。


原文链接

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121261


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